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定積分の不等式の証明問題について教えてほしいです。

定積分の不等式の証明問題について教えてほしいです。 ㅤㅤㅤㅤㅤㅤ ∫[0,n]1/(x+1)dx<1+1/2+・・・+1/n<1+∫[1,n](1/x) dx を証明せよ という問題なのですが、この問題って真ん中はn個の長方形の面積の和で y=1/(x+1)とy=1/xのグラフを書けば図から明らかになってしまいます。 しかし、グラフはイメージなので分かりやすい反面、限りがある範囲しか図示できず、正確性に欠ける気もします。 もっと良い証明方法はないでしょうか?分かる方おられましたら何卒ご教授いただければ幸いです。

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回答No.1

区間[k,k+1]において 1/(k+1)<1/x<1/k よって ∫[k,k+1]{1/(k+1)}dx<∫[k,k+1]{1/x}dx<∫[k,k+1]{1/k}dx 1/(k+1)<log(k+1) - logk<1/k log(k+1) - logk<1/k をk=1,2,…,nについて加えると log(n+1)=∫[0,n]{1/(x+1)}dx<1+1/2+・・・+1/n 1/(k+1)<log(k+1) - logk をk=1,2,…,n-1について加えると 1/2+・・・+1/n<logn=∫[1,n]{1/x}dx ∴1+1/2+・・・+1/n<1+∫[1,n]{1/x}dx ∴∫[0,n]{1/(x+1)}dx<1+1/2+・・・+1/n<1+∫[1,n]{1/x}dx

Evil_Wind
質問者

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ありがとうございました。感謝申し上げます。

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